|
相声《醉酒》 侯宝林和郭全宝先生的经典相声作品《醉酒》，百听不厌。这段相声最后的大包袱，是这样的： 侯先生拿出一把手电筒，打开电门，让喝醉的郭先生沿着光柱爬上去，郭先生拒绝了，理由是爬到半道，一关电门就掉下来啦。 关掉电门后，往上爬的郭老师会不会掉下来呢？ 中科院高能所的张双南先生曾写了一篇有趣的文章，把这件事当科学问题来研究，假设真的能够顺着光爬上去，关掉电门后，那位老兄会不会掉下来？ 张老师的这篇文章写得很有趣。他先解释了什么是光压，分析了理论上的确有可能顺着光柱爬上去。至于关掉电门后，往上爬的老兄会不会掉下来，张老师的回答是：  张老师的核心观点是说明光速的有限性，所以用这个故事作为引子。不过这件事要是真的较真，问题并没有那么简单。 从轨道说起 要了解郭全宝先生究竟会不会掉下来，除了光压，轨道的问题也至关重要。我们首先要回顾一下中学物理，思考下地球周围那些人造地球卫星，为什么可以保持绕地运动而不掉下来？原因很简单，卫星绕地旋转产生的离心力恰好可以抵消地球对其引力，此时的速度称为环绕速度，达到这个速度就可以成为地球的卫星，而不会掉下来。在地球表面，这个速度就是7.9km/s，即第一宇宙速度。  不过要特别说明的是，由于大气稠密，阻力太大，卫星肯定不能在地球表面这么低的轨道上运行。通常可以稳定运行的最低轨道高度也要在300km左右，在那里，地球对航天器引力比在地面时要小，故其速度也略小于第一宇宙速度。 火箭发射其实最终是为了让卫星具有环绕速度，但是由于近地引力大，空气阻力大，所以先垂直向上，尽快获得一定高度，然后再逐步转向水平。最后将卫星送入预定轨道。 卫星环绕地球运动有各种不同的轨道，其中有一条非常有用的特殊轨道，叫做地球静止轨道。通常来说，环绕地球运行的卫星相对地球都是运动的，比如月亮，就不会一直停留在天空某个位置保持不动，所以才会有“月有阴晴圆缺”的诗文。但如果能够让卫星相对地球静止，就非常有利于对地通信，因为这样一来，地面天线就不必跟踪卫星，大大降低复杂程度和成本。 平时大家见到的卫星电视天线是固定不动的，就是因为转播电视信号的通信广播卫星工作在地球静止轨道上，相对地球静止，所以对着它的天线就可以固定指向某个方向而不必转动。  阿瑟克拉克论文中绘制的地球静止轨道示意图。图片来源：https://www./columns/v04n07/ |
|
|
